JP4015096B2 - 電動車両 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンによって駆動した発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを電動モータの電源とし、電動モータによって走行部を駆動するようにした電動車両に関する。

近年、エネルギー効率を高めるために、エンジン並びに電動モータの両方を駆動源とする電動車両、すなわち、ハイブリッド型作業機やハイブリッド型車両の開発が進められている。
ハイブリッド型作業機には、エンジンで走行輪並びに発電機を駆動し、発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを作業用電動モータの電源とするものがある（例えば、特許文献１−２参照。）。
また、他のハイブリッド型作業機には、エンジンで作業部並びに発電機を駆動し、発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを走行用電動モータの電源とするものがある（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００１−１６１１０２公報（図１−２） 特開２００１−１６１１０４公報（図１−２） 特開２００１−２７１３１７公報（図１、図４）

電動車両としての作業機の一例について、特許文献３を次図に基づいて説明する。
図１３は従来の作業機（電動車両）の概要図である。従来の作業機２００は、機体２０１にオーガ２０２及びブロア２０３からなる作業装置２０４、作業装置２０４を駆動するエンジン２０５、クローラからなる左右の走行装置２０６，２０６、これらの走行装置２０６，２０６を駆動する左右の電動モータ２０７，２０７、エンジン２０５に駆動されてバッテリ２０８や電動モータ２０７，２０７に電力を供給する発電機２０９、電動モータ２０７，２０７を制御する制御部２１１を備えたというものである。

エンジン２０５の出力の一部で発電機２０９を回し、得た電力をバッテリ２０８に供給するとともに、左右の電動モータ２０７，２０７に供給することができる。また、エンジン２０５の出力の残部を、電磁クラッチ２１２を介して作業装置２０４の回転に充てることができる。このように作業機２００は、エンジン２０５で作業装置２０４を駆動するとともに、電動モータ２０７，２０７で走行装置２０６，２０６を駆動する形式の除雪機である。

ところで、上記従来の技術において、発電機２０９で発生した電圧波形はノイズを含むので一般に波形であるが、これを蓄電池７で吸収することで、ノイズの少ない平滑な波形となる。この結果、電圧が安定した電力を各種電気部品に供給することができる。
しかし、振動等によってバッテリ２０８から導線（ハーネス）が外れると、電圧波形は電圧値が大きく振れる波形のままになる。電圧波形が大きい波形のままであることは、電動モータ２０７，２０７等の各種電気部品の作動特性や耐久性を確保する上で好ましくない。作業機２００（電動車両）をより安定した作動状態に維持するためにも改良の余地がある。

本発明は、エンジンによって駆動した発電機でバッテリを充電し、これらの発電機並びにバッテリを電動モータの電源とし、電動モータによって走行部を駆動するようにした電動車両において、バッテリからハーネスが外れたことを速やかに検出できる、技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、エンジンにより駆動する発電機と、この発電機により充電するバッテリと、これら発電機並びにバッテリを電源とする電動モータと、この電動モータにより駆動する走行輪等の走行部と、を備える電動車両において、エンジンの回転数を計測する回転センサと、電源の電圧が通常電圧に一定の値を加えた上限しきい値を越えたことを検出して電圧異常高信号を発する電圧異常検出手段と、電圧異常高信号の発生周期の逆数が、エンジンの回転数に一定の値を加減して求められた基準の範囲に一致したときに電動モータを停止させる制御部と、を備えていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、エンジンにて発電機を駆動することにより、発電機の回転数がエンジンの回転数に対応するという特性を利用したものである。
すなわち、請求項１に係る発明では、電源の電圧が上限しきい値を越える度に電圧異常検出手段から電圧異常高信号を発し、これらの電圧異常高信号の発生周期の逆数が、エンジンの回転数に一定の値を加減して求められた基準の範囲に一致した（ほぼ一致を含む）ときに、バッテリからハーネスが外れることによって電圧波形が発電機で発生した波形のまま、すなわち、電源の電圧が異常になったことを速やかに判断して、電動モータを速やかに停止させることができる。
従って、バッテリからハーネスが外れたことによる不安定な電圧を有する電力を、電動モータを含む各種電気部品に供給することはない。電動モータを含む各種電気部品の作動特性や耐久性を確保することができる。従って、電動車両をより安定した作動状態に維持することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、「前」、「後」、「左」、「右」、「上」、「下」は作業者から見た方向に従う。また、図面は符号の向きに見るものとする。

図１は本発明に係る除雪機（電動車両）の左側面図、図２は本発明に係る除雪機の平面図である。
電動車両としての除雪機１０（作業機１０）は、左右の走行装置２０Ｌ，２０Ｒを備えた走行フレーム３１に、伝動ケース３２を上下スイング可能に取付け、伝動ケース３２の左右両側部に左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを取付け、伝動ケース３２の上部にエンジン３４（内燃機関３４）を取付けるとともに、伝動ケース３２の前部に除雪作業部４０を取付け、さらに、伝動ケース３２の上部から後上方へ左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを延し、これら左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒ間に操作盤５３を備え、作業者が操作盤５３の後から連れ歩く、自力走行式の歩行型作業機である。

走行フレーム３１と伝動ケース３２の組合せ構造体は機体１１をなす。左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒは、先端に手で握るグリップ５２Ｌ，５２Ｒを備える。以下、要部を詳細に説明する。

本発明は、エンジン３４で除雪作業部４０を駆動し、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒで走行装置２０Ｌ，２０Ｒを駆動する駆動方式を採用したことを特徴とする。細かな走行速度の制御、旋回制御及び前後進切替制御は電動モータが適当であり、一方、急激な負荷変動を受ける作業部系はパワーのある内燃機関が適当であるとの考えに基づいて、そのようにした。

左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒは、動力を左右の走行用伝動機構３５Ｌ，３５Ｒ（図１参照）を介して左右の走行装置２０Ｌ，２０Ｒに伝達して、駆動する走行用駆動源である。

左の走行装置２０Ｌは、前部の駆動輪２１Ｌと後部の遊動輪２２Ｌとにクローラベルト２３Ｌを巻き掛け、駆動輪２１Ｌを左の電動モータ２１Ｌで正逆転させるクローラである。右の走行装置２０Ｒは、前部の駆動輪２１Ｒと後部の遊動輪２２Ｒとにクローラベルト２３Ｒを巻き掛け、駆動輪２１Ｒを右の電動モータ２１Ｒで正逆転させるクローラである。

走行フレーム３１は、左右の駆動輪用車軸２４Ｌ，２４Ｒを回転可能に支承するとともに、後部で遊動輪用車軸２５を支承するフレームである。左右の駆動輪用車軸２４Ｌ，２４Ｒは、左右の駆動輪２１Ｌ，２１Ｒを固定した回転軸である。遊動輪用車軸２５は、左右の遊動輪２２Ｌ，２２Ｒを回転可能に取付けた固定軸である。

エンジン３４は、クランク軸３４ａを下方へ延ばしたバーチカルエンジンであって、動力を伝動ケース３２に収納された作業用伝動機構を介して除雪作業部４０に伝達して、駆動する作業用駆動源である。

除雪作業部４０は、前部のオーガ４１、後部のブロア４２、上部のシュータ４３、オーガ４１を囲うオーガハウジング４４、及びブロア４２を囲うブロアハウジング４５からなる。オーガ４１は、地面に積もった雪を中央に集める作用をなす。この雪を受け取ったブロア４２は、シュータ４３を介して雪を除雪機１０の周囲の所望の位置へ投射する作用をなす。
スイング駆動機構４６により、伝動ケース３２並びに除雪作業部４０を上下にスイングさせることで、オーガハウジング４４の姿勢を調節できる。
図２に示すように、機体１１は前部に発電機５４及びバッテリ５５を備える。

以上の説明から明らかなように、作業機としての除雪機１０は、機体１１に除雪作業部等の作業装置４０、この作業装置４０を駆動する内燃機関３４、クローラや車輪等の走行装置２０Ｌ，２０Ｒ、この走行装置２０Ｌ，２０Ｒを駆動する電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、内燃機関３４に駆動されてバッテリ５５や電動モータ３３Ｌ，３３Ｒに電力を供給する発電機５４、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを制御する制御部５６を備える。制御部５６は、例えば操作盤５３の下方に配置又は操作盤５３に内蔵する。

図中、６１はエンジン３４周りを覆うカバー、６２はランプ、６３はエアクリーナ、６４はキャブレータ、６５はエンジン排気用マフラ、６６は燃料タンクである。

図３は図１の３矢視図である。操作盤５３は、背面５３ａ（この図の手前側であり、作業者側の面）に、メインスイッチ７１、エンジン用チョーク７２、クラッチ操作スイッチ７３などを備え、操作盤５３の上面５３ｂに右側から左側へ、投雪方向調節レバー７４、走行装置に係る方向速度制御部材としての方向速度レバー７５、エンジン用スロットルレバー７６をこの順に備え、さらに、操作盤５３の左にグリップ５２Ｌを配置し、操作盤５３の右にグリップ５２Ｒを配置したものである。

左の操作ハンドル５１Ｌは、グリップ５２Ｌの近傍に走行準備レバー７７を備える。右の操作ハンドル５１Ｒは、グリップ５２Ｒの近傍にオーガハウジング姿勢調節レバー７８を備える。

図１及び図３を参照しつつ説明すると、メインスイッチ７１は、キー挿入孔にメインキー（図示せず）を差込んで回すことでエンジン３４を始動することのできる周知のイグニッションスイッチであり、例えば、キー挿入孔を中心として「オフ位置ＯＦＦ」、「オン位置ＯＮ」及び「スタート位置ＳＴ」を、時計回りにこの順に配列したものである。

メインキーをオフ位置ＯＦＦに合せたときには、エンジン３４を停止させるとともに、全ての電気系統を遮断させることができる。メインキーをオフ位置ＯＦＦからオン位置ＯＮに切換えたときには、エンジン３４を停止状態で維持させることができる。メインキーをスタート位置ＳＴに合せたときには、エンジン３４を始動させることができる。メインキーをスタート位置ＳＴからオン位置ＯＮに切換えたときには、始動したエンジン３４をそのまま本運転に移行することができる。

エンジン用チョーク７２は、引くことで混合気の濃度を高める操作部材である。
クラッチ操作スイッチ７３は、オーガ４１並びにブロア４２をオン・オフ操作する押し釦スイッチ、すなわち、除雪作業部４０（作業部）のオン・オフ操作をする作業切換えスイッチである。以下、クラッチ操作スイッチ７３のことを適宜「オーガスイッチ７３」と言い換えることにする。

投雪方向調節レバー７４は、シュータ４３の方向を変更するときに操作するレバーである。方向速度レバー７５は、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの走行速度を操作するとともに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを正逆転させることで前後進切換えをする前後進速度調節レバーである。エンジン用スロットルレバー７６は、スロットルバルブ（図４の符号９４参照）の開度を操作することでエンジン３４の回転数を制御するレバーである。

走行準備レバー７７は、スイッチ手段（図４の符号７７ａ参照）に作用する走行準備部材であり、リターンスプリングの引き作用により、図に示すフリー状態になればスイッチ手段はオフになる。作業者の左手で走行準備レバー７７を握ってグリップ５２Ｌ側に下げれば、スイッチ手段はオンとなる。このように、走行準備レバー７７が握られているか否かはスイッチ手段で検出することができる。
オーガハウジング姿勢調節レバー７８は、スイング駆動機構４６を操作してオーガハウジング４４の姿勢を変更するときに操作するレバーである。

さらに操作盤５３は、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒ間に且つこれら左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握った手で操作可能な範囲に、左右の旋回操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒを設けたことを特徴とする。

左旋回操作スイッチ８１Ｌは押し釦スイッチからなり、除雪機１０の後方（この図の手前側であり、作業者側）を向く押ボタン８２Ｌを備える。このような左旋回操作スイッチ８１Ｌは、押ボタン８２Ｌを押し操作している間だけスイッチオンとなってスイッチ信号を発する、接点自動復帰式スイッチである。

右旋回操作スイッチ８１Ｒは押し釦スイッチからなり、除雪機１０の後方（この図の手前側であり、作業者側）を向く押ボタン８２Ｒを備える。このような右旋回操作スイッチ８１Ｒは、押ボタン８２Ｒを押し操作している間だけスイッチオンとなってスイッチ信号を発する、接点自動復帰式スイッチである。

より具体的には、操作盤５３の背面５３ａのうち、左にグリップ５２Ｌの近傍で車幅中心ＣＬ寄りの位置に左旋回操作スイッチ８１Ｌ及びそれの押ボタン８２Ｌを配置した。また、操作盤５３の背面５３ａのうち、右にグリップ５２Ｒの近傍で車幅中心ＣＬ寄りの位置に右旋回操作スイッチ８１Ｒ及びそれの押ボタン８２Ｒを配置した。

作業者が両手で左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握ったときに、各手の親指は左右の操作ハンドル間、すなわち、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒの内側（車幅中央側）を向くことになる。

作業者は、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを両手で握って除雪機１０を操縦しつつ、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握ったまま、左手の親指を前に延ばして左旋回操作スイッチ８１Ｌの押ボタン８２Ｌを押している間だけ、除雪機１０を左旋回させることができる。
一方、右手の親指を前に延ばして右旋回操作スイッチ８１Ｒの押ボタン８２Ｒを押している間だけ、除雪機１０を右旋回させることができる。
このように、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒから手を放すことなく、小さい操作力で極めて容易に旋回操作をすることができる。

操作盤５３のうち、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒ間に且つこれら左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握った手で操作可能な範囲に、旋回機構としての回生ブレーキ回路（図４の符号３８Ｌ，３８ＲＲ参照）を操作する左・右旋回操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒを設けたので、作業者は、左右の操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを両手で握って除雪機１０（図１参照）を操縦しつつ、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握ったままの親指で、左・右旋回操作スイッチ８１Ｌ，８１Ｒをも操作することができる。
従って、除雪機１０を左旋回操作又は右旋回操作する度に、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒを握り替えたり、操作ハンドル５１Ｌ，５１Ｒから手ＨＬ，ＨＲを放す必要がない。このため、除雪機１０の操縦性が高まる。

さらにまた、操作盤５３は背面５３ａに、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を設けたことを特徴とする。報知表示器８４は、制御部５６の指令により表示する部材であり、例えば液晶表示器等の表示パネルや、表示灯からなる。報音器８５は、制御部５６の指令により音を発する部材であり、例えば報知音を発するブザーや、音声を発する音声発生器からなる。

図４は本発明に係る除雪機の制御系統図であり、制御部５６内の機器及び情報伝達経路を示す。想像線枠で囲ったエンジン３４、電磁クラッチ９１、オーガ４１及びブロア４２が作業部系９２であり、その他は走行系となる。なお、制御部５６内に破線で指令の流れを便宜上示したが、これはあくまでも参考的記載に過ぎない。

先ず、除雪作業部４０の系統の作動を説明する。
メインスイッチ７１にキーを差込み、回してスタート位置にすることにより、セルモータ（スタータ）９３の回転によりエンジン３４を始動させる。
エンジン用スロットルレバー７６は、図示せぬスロットルワイヤでスロットルバルブ９４に繋がっているので、エンジン用スロットルレバー７６を操作することでスロットルバルブ９４の開度を制御することができる。これにより、エンジン３４の回転数を制御することができる。

さらにスロットルバルブ９４については、制御部５６の制御信号に応じて作動するバルブ駆動部９４Ａにより、バルブ開度が自動制御される構成にしたものである。なお、スロットルバルブ９４に対しては、バルブ駆動部９４Ａでの開度制御の方が、エンジン用スロットルレバー７６での開度制御よりも優先する。

エンジン３４の出力の一部で発電機５４を回し、得た電力をバッテリ５５に供給するとともに、左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒに供給する。エンジン３４の出力の残部は、電磁クラッチ９１を介して作業装置４０としてのオーガ４１及びブロア４２の回転に充てる。なお、発電機５４やバッテリ５５からは、ハーネス９５を介して左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒや他の電装品へ電力を供給することになる。

９８Ｌ，９８Ｒは左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの回転数（モータ速度、回転速度）を計測する回転センサである。９９はエンジン３４の回転数（モータ速度、回転速度）を計測する回転センサである。

走行準備レバー７７を握るとともに、クラッチ操作スイッチ７３を操作することにより、作業者の意志で電磁クラッチ９１を接続し、エンジン３４の動力でオーガ４１及びブロア４２を回転させることができる。
なお、走行準備レバー７７をフリーにするか、クラッチ操作スイッチ７３を操作するか、の何れかにより電磁クラッチ９１を断状態にすることができる。

次に走行装置２０Ｌ，２０Ｒ（走行部２０Ｌ，２０Ｒ）の系統の作動を、図４に基づき説明する。
本発明の除雪機１０は、普通車両のパーキングブレーキに相当するブレーキとして、左右の電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒを備える。具体的には、左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの各モータ軸を左右の電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒによって制動するようにした。これらの電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒは、駐車中は制御部５６の制御により、ブレーキ状態（オン状態）にある。そこで、次の手順で電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒを開放する。

メインスイッチ７１がオン位置にあること、及び、走行準備レバー７７が握られていることの２つの条件が満たされ、方向速度レバー７５を前進又は後進に切換えると、電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒは開放（非ブレーキ、オフ）状態になる。

図５は本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図であり、方向速度レバー７５は、作業者の手で、矢印Ａｄ，Ｂａの如く往復させることができ、「中立範囲」より「前進」側へ倒せば車両を前進させることができ、且つ「前進」領域においては、Ｌｆが低速前進、Ｈｆが高速前進となるように、速度制御も行える。同様に、「中立範囲」より「後進」側へ倒せば車両を後進させることができ、且つ「後進」領域においては、Ｌｒが低速後進、Ｈｒが高速後進となるように、速度制御も行える。この例では、図の左端に付記した通りに、後進の最高速が０Ｖ（ボルト）、前進の最高速が５Ｖ、中立範囲が２．３Ｖ〜２．７Ｖになるようにポテンショメータでポジションに応じた電圧を発生させる。
１つのレバーで前後の方向と高低速の速度制御とを設定できるので、方向速度レバー７５と名付けた。

図４に戻って、方向速度レバー７５の位置情報をポテンショメータ７５ａから得た制御部５６は、左右のモータドライバー３７Ｌ，３７Ｒを介して左右の電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを回転させ、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの回転速度を回転センサ９８Ｌ，９８Ｒで検出して、その信号に基づいて回転速度を所定値になるようにフィードバック制御を実行する。この結果、左右の駆動輪２１Ｌ，２１Ｒが所望の方向に、所定の速度で回り、走行状態となる。

走行中の制動は次の手順で行う。本発明ではモータドライバ３７Ｌ，３７Ｒに回生ブレーキ回路３８Ｌ，３８Ｒ及びブレーキ手段としての短絡ブレーキ回路３９Ｌ，３９Ｒを含む。

バッテリから電動モータへ電気エネルギーを供給することで、電動モータは回転する。一方、発電機は回転を電気エネルギーに変換する手段である。そこで、本発明では電気的切換えにより、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを発電機に変え、発電させるようにした。発電電圧がバッテリ電圧より高ければ、電気エネルギーはバッテリ５５へ蓄えることができる。これが回生ブレーキの作動原理である。

左旋回操作スイッチ８１Ｌを押している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部５６は左の回生ブレーキ回路３８Ｌを作動させ、左の電動モータ３３Ｌの速度を下げる。右旋回操作スイッチ８１Ｒを押している間は、そのスイッチオンのスイッチ信号に基づいて制御部５６は右の回生ブレーキ回路３８Ｒを作動させ、右の電動モータ３３Ｒの速度を下げる。
すなわち、左旋回操作スイッチ８１Ｌを押している間だけ、除雪機１０を左旋回させることができる。また、右旋回操作スイッチ８１Ｒを押している間だけ、除雪機１０を右旋回させることができる。

そして、次の（１）〜（３）の何れかにより、走行を停止させることができる。
（１）メインスイッチ７１をオフ位置に戻す。
（２）方向速度レバー７５を中立位置に戻す。
（３）走行準備レバー７７を離す。

この停止は後述の電気的減速制御を施したのちに、短絡ブレーキ回路３９Ｌ，３９Ｒを用いて実行する。
左の短絡ブレーキ回路３９Ｌは、文字通り左の電動モータ３３Ｌの両極を短絡させる回路であり、この短絡により電動モータ３３Ｌは急制動状態になる。右の短絡ブレーキ回路３９Ｒも同様であるから説明を省略する。

停止後にメインスイッチ７１をオフ位置に戻せば、電磁ブレーキ３６Ｌ，３６Ｒがブレーキ状態となり、パーキングブレーキを掛けたことと同じになる。

図６は本発明に係る除雪機の回路図であり、特に電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、エンジン３４、発電機５４、バッテリ５５、制御部５６、及びメインスイッチ７１の関係について示したものである。
上述のように除雪機１０は、エンジン３４により駆動する発電機５４と、この発電機５４により充電するバッテリ５５と、これら発電機５４並びにバッテリ５５を電源とする電動モータ３３Ｌ，３３Ｒと、この電動モータ３３Ｌ，３３Ｒにより駆動する走行輪等の走行部（走行装置）２０Ｌ，２０Ｒ（図１参照）と、を備えたものである。

バッテリ５５は正極端子５５ａ並びに負極端子５５ｂにハーネス（導線）９５，９５を接続し、これらのハーネス９５，９５によって発電機５４、メインスイッチ７１、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、制御部５６、各種の作業負荷等の電気部品に接続したものである。

制御部５６は中央処理装置１１１、Ａ／Ｄ変換回路１１２、電圧異常検出手段１１３、電圧調整器１１４及び出力回路１２１〜１２３を備える。さらに制御部５６は、タイマを内蔵（例えば中央処理装置１１１に内蔵、すなわちプログラム化した）構成でである。
中央処理装置１１１は、所定の制御内容を判断・実行する制御手段であって、マイクロコンピュータ（「central processing unit」、略称「ＣＰＵ」）とも言う。
Ａ／Ｄ変換回路１１２は、回転センサ９９で検出したエンジン回転数信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する変換器である。

電圧異常検出手段１１３は、電源（発電機５４並びにバッテリ５５）の電圧が通常電圧に一定の値を加えた上限しきい値を越えたことを検出して電圧異常高信号を発する検出手段であって、例えば、電源電圧のアナログ波形を所定の方形波のデジタル波形に整形する波形整形器からなる。中央処理装置１１１は、このような電圧異常高信号の発生周期の逆数がエンジン３４の回転数にほぼ一致したときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを停止させる機能を有する。なお、電圧異常検出手段１１３は、制御部５６又は中央処理装置１１１に内蔵する構成としてもよい。

電圧調整器１１４は、電源から供給される電圧１２ボルトを制御部５６で使用する５ボルトに低減させる電圧調整手段である。メインスイッチ７１をオンにすることで、電源の電力を電圧調整器１１４を介して制御部５６に供給することができる。

出力回路１２１〜１２３は、中央処理装置１１１の制御信号を各負荷（電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ、報知器としての報知表示器８４や報音器８５等）に対応する制御信号に変換する信号変換手段である。

次に、制御部５６による制御概念の第１実施例について、図６を参照しつつ図７に基づき説明する。
図７は本発明に係る電動車両においてバッテリのハーネス外れを検出するタイムチャート（第１実施例）であり、横軸を時間として各部の作用を示す。

先ず、電源の電圧波形について説明する。
発電機５４で発生した電圧波形はノイズを含むので、図７に示すように、一般に電圧値が大きく振れる波形であるが、これをバッテリ５５で吸収することで、ノイズの少ない平滑な波形となる。この結果、電源の電圧が通常電圧（標準電圧）Ｖｎでほぼ安定した電力を各種電気部品に供給することができる。
しかし、振動等によってバッテリ５５の正極端子５５ａや負極端子５５ｂからハーネス９５，９５が外れると、電圧波形は電圧値が大きく振れる波形のままになる。本発明は、この波形の電圧波形を速やかに検出するようにしたことを特徴とする。

図７に示す電源の電圧は、波形整形器からなる電圧異常検出手段１１３（図６参照）に入力するアナログ波形である。ここで、Ｖｈは電源の通常電圧Ｖｎに一定の値Ｖａを加えた上限しきい値である。すなわち、「Ｖｈ＝Ｖｎ＋Ｖａ」である。

一方、図７に示す方形波のトリガパルスは、電圧異常検出手段１１３によって整形され出力されたデジタル波形である。すなわち、電圧異常検出手段１１３は、入力されたアナログ波形（電圧波形）が上限しきい値Ｖｈを超える度に、越えている時間だけ、「１」の方形波のトリガパルスの出力信号、すなわち検出信号を発する。これらのトリガパルスが電圧異常高信号である。

制御部５６に備えたタイマは、トリガパルスが断続して発生する度に、その信号を受けて、先のトリガパルスの立ち上がり時点から次のトリガパルスの立ち上がり時点までの時間Ｔ３、すなわちトリガパルスの発生周期Ｔ３をカウントする。
図６に示すように、発電機５４はエンジン３４にて駆動されるものであるから、発電機５４の回転数はエンジン３４の回転数に対応する特性を有する。この結果、トリガパルスの発生周期Ｔ３の逆数は、エンジン３４の回転数に一致（ほぼ一致を含む）する特性を有する。一致しない場合には、単なるノイズ信号であるとして無視することができる。第１実施例の発明は、このような特性を利用したものである。

制御部５６は、トリガパルスの発生周期Ｔ３の逆数がエンジン３４の回転数にほぼ一致する度に、エラー回数Ｅｒ（実エラー回数Ｅｒ）をカウントし、予め設定された一定のエラー回数（基準エラー回数）を超えたと判断したときに、バッテリ５５からハーネス９５が外れたと判定する。

次に、図７に示す制御概念に基づいて制御部５６が実行する、具体的な制御フローについて、図３、図４、図６及び図７を参照しつつ図８〜図９に基づき説明する。この制御フローは、例えばメインスイッチ７１をオンにしたときに開始する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。

図８は本発明に係る第１実施例の制御部の制御フローチャート（その１）である。
ＳＴ０１；初期設定をする。例えばフラグＦ１を「１」とし、制御部５６に内蔵（例えば中央処理装置１１１に内蔵）されたタイマの実カウント時間Ｃｕを０にリセットし、現カウント時間Ｔ１を０にリセットし、実エラー回数Ｅｒを０にリセットする。
ＳＴ０２；エンジン３４の回転数Ｎｏを計測する。回転数Ｎｏは、回転センサ９９で現実のエンジン３４の回転数を計測すればよい。
ＳＴ０３；回転数Ｎｏに予め設定された一定の許容値αを加算した値を、上限しきい値Ｎｕとする。
ＳＴ０４；回転数Ｎｏから予め設定された一定の許容値αを減算した値を、下限しきい値Ｎｄとする。

ＳＴ０５；トリガパルス（電圧異常高信号）を読込む。トリガパルスは電圧異常検出手段１１３で発したトリガパルスを調べればよい。
ＳＴ０６；トリガパルスが有ったか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ０７に進み、ＮＯならＳＴ０２に戻る。
ＳＴ０７；フラグＦ１が「１」であるか否かを調べ、ＹＥＳなら最初のトリガパルスが有ったと判断してＳＴ０８に進み、ＮＯなら次のトリガパルスが有ったと判断して出結合子Ａ１に進む。
ＳＴ０８；タイマの実カウント時間Ｃｕを０にリセットする。
ＳＴ０９；タイマをスタートさせる。
ＳＴ１０；フラグＦ１を「２」と設定した後に、ＳＴ０２に戻る。

図９は本発明に係る第１実施例の制御部の制御フロー図（その２）であり、上記図８の出結合子Ａ１と本図の入結合子Ａ１とを経てＳＴ２１に進んだことを示す。
ＳＴ２１；現カウント時間Ｔ１を新たな旧カウント時間Ｔ２と設定する。すなわち、旧カウント時間Ｔ２を現カウント時間Ｔ１に置換する。
ＳＴ２２；タイマの実カウント時間Ｃｕを現カウント時間Ｔ１と設定する。すなわち、現カウント時間Ｔ１を実カウント時間Ｃｕに置換する。
ＳＴ２３；タイマの実カウント時間Ｃｕを０にリセットする。
ＳＴ２４；現カウント時間Ｔ１から旧カウント時間Ｔ２を減算した値を、パルスの周期Ｔ３とする。

ＳＴ２５；パルスの周期Ｔ３の逆数値Ｎｈを求める。
ＳＴ２６；パルスの周期Ｔ３の逆数値Ｎｈが、上限しきい値Ｎｕと下限しきい値Ｎｄとの範囲内（Ｎｕ＞Ｎｈ＞Ｎｄ）にあるか否かを調べ、ＮＯならＳＴ２７に進み、ＹＥＳならＳＴ３１に進む。すなわち、ＹＥＳならトリガパルス（電圧異常高信号）の発生周期Ｔ３の逆数Ｎｈがエンジン４の回転数Ｎｏに一致したと判定する。

ＳＴ２７；タイマをストップさせる。
ＳＴ２８；現カウント時間Ｔ１を０にリセットする。
ＳＴ２９；実エラー回数Ｅｒを０にリセットする。
ＳＴ３０；フラグＦ１を「１」と設定した後に、本図の出結合子Ａ２と図８の入結合子Ａ２とを経てＳＴ０２に戻る。
ＳＴ３１；トリガパルス（電圧異常高信号）を検出したので、実エラー回数Ｅｒを１回加算する。

ＳＴ３２；実エラー回数Ｅｒが予め設定された一定の基準エラー回数Ｅｓを越えたか否かを調べ、ＹＥＳであればハーネス９５が外れた判定してＳＴ３３に進み、ＮＯであれば本図の出結合子Ａ２と図８の入結合子Ａ２とを経てＳＴ０２に戻る。
ＳＴ３３；バッテリ５５からハーネス９５が外れたとして、作業部４０（除雪作業部４０）を停止させる。
ＳＴ３４；電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを停止させる
ＳＴ３５；報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させて、ハーネス９５が外れたことを報知した後に、この制御を終了する。

以上の説明から明らかなように、第１実施例の除雪機（電動車両）１０は、エンジン３４の回転数Ｎｏを計測する回転センサ９９と、電源の電圧が通常電圧Ｖｎに一定の値Ｖａを加えた上限しきい値Ｖｈを越えたことを検出してトリガパルス（電圧異常高信号）を発する電圧異常検出手段１１３と、トリガパルスの発生周期Ｔ３の逆数Ｎｈがエンジン３４の回転数Ｎｏに一致した（ほぼ一致を含む）という条件、すなわち「Ｎｕ＞Ｎｈ＞Ｎｄ」の条件を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０（除雪作業部４０）を停止させるとともに、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させる制御部５６と、を備えていることを特徴とする。

ところで、発電機５４で発生した電圧波形はノイズを含むので、電圧値が大きく振れる波形であり、振れる範囲にバラツキがある。このため、全てのトリガパルスの発生周期Ｔ３が完全に一定であるとは限らず、この結果、発生周期Ｔ３の逆数Ｎｈにも多少のバラツキが生じる。この点を踏まえて、逆数Ｎｈが回転数Ｎｏに一致したか否かを判断する基準に、一定の幅をもたせた。すなわち、逆数Ｎｈが回転数Ｎｏに一致したか否かを判断する基準に、一定の範囲（Ｎｏ±α）を設けた。「Ｎｕ＞Ｎｈ＞Ｎｄ」の条件を満たしたときに、逆数Ｎｈが回転数Ｎｏに一致する（ほぼ一致を含む）と判定することにした。

振動等によってバッテリ５５の正極端子５５ａや負極端子５５ｂからハーネス９５，９５が外れると、電圧波形は電圧値が大きく振れる波形のままになる。
これに対して、第１実施例の除雪機１０は、電源の電圧が上限しきい値Ｖｈを越える度に電圧異常検出手段１１３からトリガパルス（電圧異常高信号）を発し、これらのトリガパルスの発生周期Ｔ３の逆数Ｎｈがエンジン３４の回転数Ｎｏに一致した（ほぼ一致を含む）ときに、ハーネス９５，９５が外れることによって電圧波形が発電機５４で発生した波形のまま、すなわち、電源の電圧が異常になったことを速やかに判断して、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を速やかに停止させることができる。

従って、ハーネス９５，９５が外れたことによる不安定な電圧を有する電力を、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを含む各種電気部品に供給することはない。電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを含む各種電気部品の作動特性や耐久性を確保することができる。従って、除雪機１０をより安定した作動状態に維持することができる。

次に、制御部５６による制御概念の第２実施例について、図６を参照しつつ図１０に基づき説明する。
図１０は本発明に係る電動車両においてバッテリのハーネス外れを検出するタイムチャート（第２実施例）であり、横軸を時間として各部の作用を示す。
先ず、電源の電圧波形について説明する。発電機５４で発生した電圧波形は、上記図７に示す電圧波形と同一であり、詳細な説明を省略する。

図１０に示す電源の電圧は、波形整形器からなる電圧異常検出手段１１３（図６参照）に入力するアナログ波形（電圧波形）である。ここで、Ｖｈは電源の通常電圧Ｖｎに一定の値Ｖａを加えた上限しきい値である。すなわち、「Ｖｈ＝Ｖｎ＋Ｖａ」である。
一方、図１０に示す方形波のトリガパルスは、電圧異常検出手段１１３によって整形され出力されたデジタル波形である。

電圧異常検出手段１１３は、入力されたアナログ波形が上限しきい値Ｖｈを超える度（点Ｐ１，Ｐ３，Ｐ５，・・・を通過する度）に、１パルスのトリガパルスを発する。さらに電圧異常検出手段１１３は、上限しきい値Ｖｈを一旦超えたアナログ波形が、再び上限しきい値Ｖｈを下回る度（点Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，・・・を通過する度）に、更に１パルスのトリガパルスを発する。これらのトリガパルスは「１」の方形波の出力信号（検出信号）であり、電圧異常高信号でもある。
このように、第２実施例の電圧異常検出手段１１３は、上記第１実施例の電圧異常検出手段１１３に比べて、２倍の個数のトリガパルスを発する構成であることを特徴とする。

第２実施例の制御部５６に備えたタイマは、最初のトリガパルス（電圧異常高信号）を受けて、一定の時間Ｔｓ（基準時間Ｔｓ）をカウントする。
制御部５６は、トリガパルスの発生回数Ｅｒ（実エラー回数Ｅｒ）をカウントし、
一定の時間Ｔｓ内で発生回数Ｅｒが一定の基準回数（基準エラー回数）を超えたと判断したときに、バッテリ５５からハーネス９５が外れたと判定する。

次に、図１０に示す制御概念に基づいて制御部５６が実行する、具体的な制御フローについて、図３、図４、図６及び図７を参照しつつ図１１〜図１２に基づき説明する。この制御フローは、例えばメインスイッチ７１をオンにしたときに開始する。図中、ＳＴ××はステップ番号を示す。特に説明がないステップ番号については、番号順に進行する。

図１１は本発明に係る第２実施例の制御部の制御フローチャート（その１）である。
ＳＴ１０１；初期設定をする。例えばフラグＦ１を「１」とし、実エラー回数Ｅｒを０にリセットする。
ＳＴ１０２；トリガパルス（電圧異常高信号）を読込む。トリガパルスは電圧異常検出手段１１３で発したトリガパルスを調べればよい。
ＳＴ１０３；トリガパルスが有ったか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１０４に進み、ＮＯならＳＴ１０２に戻る。
ＳＴ１０４；フラグＦ１が「１」であるか否かを調べ、ＹＥＳなら最初のトリガパルスが有ったと判断してＳＴ１０５に進み、ＮＯなら次のトリガパルスが有ったと判断してＳＴ１０９に進む。

ＳＴ１０５；タイマのカウント時間Ｔ１１を０にリセットする。
ＳＴ１０６；タイマをスタートさせる。
ＳＴ１０７；フラグＦ１を「２」と設定する。
ＳＴ１０８；実エラー回数Ｅｒを１とした後に、ＳＴ０２に戻る。
ＳＴ１０９；カウント時間Ｔ１１が一定の基準時間Ｔｓに達したか否かを調べ、ＹＥＳならＳＴ１１０に進み、ＮＯなら本図の出結合子Ａ１１に進む。
ＳＴ１１０；タイマをストップさせる。
ＳＴ１１１；フラグＦ１を「１」と設定する。
ＳＴ１１２；実エラー回数Ｅｒを０にリセットした後に、ＳＴ０２に戻る。

図１２は本発明に係る第２実施例の制御部の制御フロー図（その２）であり、上記図１１の出結合子Ａ１１と本図の入結合子Ａ１１とを経てＳＴ１２１に進んだことを示す。

ＳＴ１２１；トリガパルス（電圧異常高信号）を検出したので、実エラー回数Ｅｒを１回加算する。
ＳＴ１２２；実エラー回数Ｅｒが予め設定された一定の基準エラー回数Ｅｓを越えたか否かを調べ、ＹＥＳであればハーネス９５が外れた判定してＳＴ１２３に進み、ＮＯであれば本図の出結合子Ａ１２と図１１の入結合子Ａ１２とを経てＳＴ１０２に戻る。
ＳＴ１２３；バッテリ５５からハーネス９５が外れたとして、作業部４０（除雪作業部４０）を停止させる。
ＳＴ１２４；電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを停止させる
ＳＴ１２５；報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させて、ハーネス９５が外れたことを報知した後に、この制御を終了する。

以上の説明から明らかなように、第２実施例の除雪機（電動車両）１０は、エンジン３４の回転数Ｎｏを計測する回転センサ９９と、電源の電圧が通常電圧Ｖｎに一定の値Ｖａを加えた上限しきい値Ｖｈを越えたことを検出してトリガパルス（電圧異常高信号）を発する電圧異常検出手段１１３と、一定の時間Ｔｓ（基準時間Ｔｓ）内でトリガパルスの発生回数Ｅｒ（実エラー回数Ｅｒ）が一定の基準回数Ｅｓ（基準エラー回数Ｅｓ）を超えたという条件を満たしたときに、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０（除雪作業部４０）を停止させるとともに、報知器としての報知表示器８４や報音器８５を作動させる制御部５６と、を備えていることを特徴とする。

振動等によってバッテリ５５の正極端子５５ａや負極端子５５ｂからハーネス９５，９５が外れると、電源の電圧波形は電圧値が大きく振れる波形のままになる。
これに対して、第２実施例の除雪機１０は、電源の電圧が上限しきい値Ｖｈを越える度に電圧異常検出手段１１３からトリガパルス（電圧異常高信号）を発し、一定の時間Ｔｓ内でトリガパルスの発生回数Ｅｒが一定の基準回数Ｅｓを超えたときに、ハーネス９５，９５が外れることによって電圧波形が発電機５４で発生した波形のまま、すなわち、電源の電圧が異常になったことを速やかに判断して、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を速やかに停止させることができる。

従って、ハーネス９５，９５が外れたことによる不安定な電圧を有する電力を、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを含む各種電気部品に供給することはない。電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを含む各種電気部品の作動特性や耐久性を確保することができる。従って、除雪機１０をより安定した作動状態に維持することができる。

ここで、例えば電動モータ３３Ｌ，３３Ｒ及び作業部４０を停止することによって、エンジン３４がアイドリング状態（空回り状態）にあるときに、バッテリ５５からハーネス９５，９５が外れたと仮定する。
その後に、電動モータ３３Ｌ，３３Ｒを回転させる等によってエンジン３４の負荷が増大すると、発電機５４で発生した電圧波形の全体が高電圧側に偏る。すなわち、波形のピーク値が高電圧側に移動する。このような電圧波形が上限しきい値Ｖｈを越えたときだけ、トリガパルスを発するのでは、一定の時間Ｔｓ内で発生するトリガパルスの発生回数Ｅｒが少ない。

これに対して第２実施例の発明においては、電源の電圧が上限しきい値Ｖｈを越える度に電圧異常検出手段１１３からトリガパルスを発する他に、上限しきい値Ｖｈを一旦超えた電源の電圧が、再び上限しきい値Ｖｈを下回る度にも電圧異常検出手段１１３からトリガパルスを発するようにしたので、一定の時間Ｔｓ内で発生するトリガパルスの発生回数Ｅｒが２倍になる。発生回数Ｅｒを増すことによって、ハーネス９５，９５が外れたことを、より速やかに判断することができる。

なお、本発明は実施の形態では、電動車両は除雪機１０等の作業機に限るものではない。また、走行部は走行輪の他に例えばクローラであってもよい。

本発明の電動車両は、エンジン３４で作業部４０並びに発電機５４を駆動し、発電機５４でバッテリ５５を充電し、これらの発電機５４並びにバッテリ５５を走行用電動モータ３３Ｌ，３３Ｒの電源とする、除雪機、芝刈機、耕耘機等に好適である。

本発明に係る除雪機（電動車両）の左側面図である。 本発明に係る除雪機の平面図である。 図１の３矢視図である。 本発明に係る除雪機の制御系統図である。 本発明で採用した方向速度レバーの作用説明図である。 本発明に係る除雪機の回路図である。 本発明に係る電動車両においてバッテリのハーネス外れを検出するタイムチャート（第１実施例）である。 本発明に係る第１実施例の制御部の制御フローチャート（その１）である。 本発明に係る第１実施例の制御部の制御フローチャート（その２）である。 本発明に係る電動車両においてバッテリのハーネス外れを検出するタイムチャート（第２実施例）である。 本発明に係る第２実施例の制御部の制御フローチャート（その１）である。 本発明に係る第２実施例の制御部の制御フローチャート（その２）である。 従来の作業機（電動車両）の概要図である。

符号の説明

１０…電動車両（除雪機、作業機）、２０Ｌ，２０Ｒ…走行部（走行装置）、３３Ｌ，３３Ｒ…電動モータ、３４…エンジン、５４…発電機、５５…バッテリ、５６…制御部、９９…エンジンの回転センサ、１１３…電圧異常検出手段（波形成形器）、Ｎｈ…電圧異常高信号の発生周期の逆数（パルス周期の逆数値）、Ｅｒ…電圧異常高信号の発生回数、Ｅｓ…基準回数（基準エラー回数）、Ｎｏ…エンジンの回転数、Ｔｓ…タイマの一定の時間（基準時間）、Ｔ３…電圧異常高信号の発生周期（パルスの周期）、Ｖａ…通常電圧に加える一定の値、Ｖｎ…電源の通常電圧、Ｖｈ…上限しきい値。

Claims (1)

1. エンジンにより駆動する発電機と、この発電機により充電するバッテリと、これら発電機並びにバッテリを電源とする電動モータと、この電動モータにより駆動する走行輪等の走行部と、を備える電動車両において、
   この電動車両は、
   前記エンジンの回転数を計測する回転センサと、
   前記電源の電圧が通常電圧に一定の値を加えた上限しきい値を越えたことを検出して電圧異常高信号を発する電圧異常検出手段と、
   前記電圧異常高信号の発生周期の逆数が、前記エンジンの回転数に一定の値を加減して求められた基準の範囲に一致したときに前記電動モータを停止させる制御部と、
   を備えていることを特徴とする電動車両。

Images